天津理工大学2011届本科毕业论文
的加热速率进行变温等时DSC测试。测量过程中通入流动的高纯氩气，正式测量前先用空坩埚测量以得到基准，为确保实验结果的重复性，每个合金均至少选取3个试样进行分析。玻璃转变温度Tg定义为玻璃转变吸热平台最陡处的切线与基线的交点所对应的温度，净化温度TX被定为第一个晶化峰最陡处的切线与基线的交点所对应的温度。通过对DSC曲线的分析，可以得到个试样的转变温度、起始晶化温度。 4）显微硬度测试
维氏硬度测试在HMV-2T型数显显微硬度计（日本岛津）上进行，试验条件 符合GB/T4340.1-1999的规定。
10
天津理工大学2011届本科毕业论文
第三章 非晶试样制备
3.1非晶合金锭的制备
大块非晶合金由于特殊的多组员组合，合金具有很强的非晶形成能力，通常在较低的冷却速率就可以形成非晶，因此一些高效率、低成本的成型方法和一些新的成型工艺可用于制备大块非晶，如金属模铸造、压铸成型、负压铸造、水淬、定向凝固、射流成型等，在工艺过程中都必须要避免非均匀形核。在使用非自耗电弧炉制备母合金以及石英管水淬的过程中不可避免的不利因素是合金十分容易受到容器壁的污染，造成非均匀形核。本实验采用电弧熔炼的方法，在真空中熔炼，确保合金成分不被氧化。图3.1为实验中所用到的设备。
图3.1 试验中所用设备
Figure 3.1 test equipment used
3.2水淬法制备非晶原理
虽然铜模铸造能够通过搭配不同的金属铸型制备出形状较复杂的样品，但通过水淬法制备出来的棒状非晶合金试样。其尺寸足以满足各种数据测试的需要，适合实验室中的研究工作。
水淬是将合金置于石英管中，将合金融化后连同石英管一起淬入冰水中，以实现快速冷却，水淬法制备合金。这个过程在一个个封闭的保护器系统中进行，实验室中使用的是氩气。这种方法可以达到很高的冷却速率，有利于形成大块非晶，但也存在很多问题，如将加热和水淬过程都在封闭系统中进行，其设备比较复杂和昂贵；如果封闭石英管，则管内保护气体压力是比较难于确定的，保护气体压力过低不利于合金熔化，过高在加热中会引起石英破裂，另外石英管对合金的污染也是难以解决的问题；石英管对合金的污染是难于避免的，在液态
11
天津理工大学2011届本科毕业论文
合金和管壁之间容易发生反应，其生成物即影响水淬时液态合金的冷却速率，又容易造成非均匀形核，以至于影响大体积非晶体的形成，实验过程的关键是如何避免由多种客观因素造成干扰的前提下，保证和进系统需要的临界冷却速率。
实验室水淬法制备大块非晶Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5实验原理图，如图3.2所示。
图3.2 石英管水淬法装置原理图
Figure 3.2 quartz tube water quenching method device principle diagram
其试验方法如下:
将母合金锭破碎成小块后经超声波清洗，用天平称取一定量装入洁净的石英管中，将其抽真空，用高频感应炉进行在融化，高频感应炉能够提供足够的搅拌力，致使熔炼的合金保持成分均匀，有利于试样形成整体完全的非晶，整个过程在密封的环境下进行，待合金融料完全融化过热后于一定温度保温，随后打开充气阀冲入一定压力的氩气，将熔融的合金料连同石英管一起快速淬入0度的饱和冰盐水中，制成非晶棒材。图3.3为实验中制备出的圆棒状试样实物图。
图3.3 石英管水淬法制备的?10mm的Zr41.2Ti13.8Cu10.0Ni12.5Be22.5圆棒试样实物
Figure 3.3 quartz tube water quenching method for 10 mm of Zr41.2 Ti13.8 Cu10.0 Ni12.5 Be22.5 round rods sample material
12
天津理工大学2011届本科毕业论文
3.3非晶棒的XRD曲线分析
将所得的大块非晶棒状样品在横截面切取试样，经镶嵌、打磨、抛光后用4%HF腐蚀，在显微镜下观察其微观组织，利用X射线衍射分析仪确定试样是否为单一的非晶相，虽然两种材料的元素比例不同，但X射线分析（XRD）曲线却大致相同，下图为X射线衍射分析曲线图。从图中可以看出，曲线由两个平滑的弥散峰组成，没有尖锐的晶态相衍射峰出现，这说明所制备的样品为完全非晶合金结构。图3.4为大块非晶棒的XRD曲线图。
300025002000Intensity1500100050001020304050607080902theta
图3.4大块非晶棒的XRD曲线图
Figure 3.4 bulk amorphous great XRD curve
实验中通过观察Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5微观显微组织，该试样截取自棒状试样品的端部。发现微观组织分布均匀，视野内看不到明显的景象组织，说明该处为形成良好的完全非晶合金结构。
3.4小结
本实验所制备的合金为完全非晶合金。而试验温度也对其造成影响。
（1）冷却速率是制备非晶的必要条件，而熔体的成分和温度的均匀性则是制约非晶形成的关键因素。
（2）Zr41.2Ti13.8Cu10.0Ni12.5Be22.5具有很强非晶形成能力，通过石英管水淬法成功制备出?10的非晶合金试棒。
13
天津理工大学2011届本科毕业论文
第四章 非晶晶化研究
4.1非晶晶化机理
4.1.1非晶晶化过程
铸态Zr41.2Ti13.8Cu10.0Ni12.5Be22.5有着非晶结构特有的无序点状衬度，可以明显地观察到有序小区，虽然这样的有序小区不显示晶体的基本特征，可能是一维方向上的有序性，在尺度上可能只有几个原子出现，但已经具备了形成晶核的基本条件。正是这样有序小区，将在加热退火过程中率先形成晶核，并逐渐长大成为晶体。
图4.1过冷区退火后2nm高清图
Figure 4.1 too cold area after annealing GaoQingTu nm 2
图4.2图像对比分析图
Figure 4.2 images were compared
图4.1是Zr41.2Til3.8Nil0Cul2.5Be22.5块体非晶合金在360.2度退火5 h高分辨对比分析结果。由于高分辨电镜(High Resolution Electron Microscope，HREM)只能观察到衬度较强的及尺寸
14